Вопрос 3 Требования к мелкому заполнителю для тяжелого бетона. Гигроскопичность бетона


2.Структурообразование бетона, основные типы структуры. Влияние различных факторов на формирование структуры и свойства бетона.

1. Бетонная смесь, структура, состояние воды, реологические св-ва. Б.с. должна обладать хорошей формуемостью и пластичностью. Б.с. присущи св-ва вязко - пластических систем. Структура хорошо перемешанной представлена твердой фазой с равномерно расположенными по пов-ти зерен ее водными прослойками. Жидкая фаза заполняет также пространства, всегда имеющие место между отдельными зернами сыпучей среды, какими я-ся цемент и заполнители. Среди этих двух основных фаз в большем или меньшем кол-ве, но практически всегда присутствует воздух, к-й вовлекается в рез-те адсорбции зернами твердой фазы или попадает при перемешивании, или образуется при несоответствии кол-ва жидкой фазы объему межзерновых пустот в твердой фазе.

Вода в б.с. находится в виде трех форм: химически связанная, физико - химически связанная, свободной не связанной воды (капилярной). Именно эта свободная вода выполняет главную роль в гидравлической смазке зерен твердой фазы, уменьшает силы трение между зернами и облегчает их перемещение при формовании изделий, вызывая пластическую текучесть б.с.

Реолгия - наука о текучести вещества - относится к разделу физико - химич-й механики и рассматривает вопросы течения и деформации деформации сплошных сред, как, например, обычной ньютоновской вязкости или аномальной вязкости жидкости, а также пластичности коллоидных и высокодисперсных систем. Способность бетонной смеси пластически деформироваться при формовании, приобретая определенную форму изделий высокой сплошности стр-ры, обусловлена наличием цементного теста. Для описания поведения б.с. в различных условиях используют ее реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период реакции. Для полной оценки б.с. необх-мо знать др. св-ва: уплотняемость, однородность, расслаиваемость, изменение объема в процессе затвердевания, воздухововлекаемость, первоначальную прочность.

Реологические характеристики: предельное напряжение сдвига, вязкость и период релаксации. Вязкость зависит от сдвиговых деформаций, прикладываемых извне. В производственных условиях контролируют чаще всего подвижность (текучесть) смеси, Для получения реологических характеристик б.с применяют специальные приборы и вискозиметры, которые по принципу действия можно разделить на пять групп 1. Приборы, основанные на определении скорости истечения це­ментного теста или б.с ч\з капилляр, трубку или отверстие определенной формы и размера. 2. Приборы, основанные на измерении глубины проникания в ц. тесто или б.с конуса или иного тела. 3. Приборы, основан­ные на опр-нии скорости погружения шарика определенной массы и размеров (прибор Десова и др.). Испытания обычно проводят при вибриро­вании смеси 4 Приборы, основанные на измерении усилия выдергивания из смеси рифленых пластинок, стержней или ци­линдров. 5 Приборы, основанные на вра­щении коаксиальных цилиндров, между которыми находится б.с. При этом может вращаться либо внутренний, либо внешний цилиндр. При испытании замеряются частота вращения и усилие, необходимое для преодоления сопротив­ления б с. Способность структурированных систем изменять свои рео­логические свойства под влиянием механических воздействий и восстанавливать их после прекращения воздействия называется тиксотропией.

1- период при смешивании цемента с водой в процессе гидролиза трехкальцевого силиката выделяется гидрат окиси кальция, образуя перенасыщенный раствор. Примерно через 1ч наступает 2 период гадратации, для к-й характерно образование очень мелких гидросиликатов кальция. В реакции принимают участие лишь поверхностные слои зерен цемента. 3 период процесса гидратации характеризуется началом кристализации гидроокиси кальция из раствора. Гидросиликат кальция и эттрингит могут расти в виде длинных волокон, к-е проходят через поры и разделяют их на более мелкие, происходит формирование основной структуры цем. камня. 4 и 5 периоды процесса гидратации харак-ся замедленными реакциями, к-е продолжаются до полной гидратации цемента. В эти периоды меняется хар-р пористости цем. камня в рез-те того, что образовавшиеся поры заполняются продуктами гидратации, стр-ра затвердевшего цементного камня уплотняется, и образовавшийся ранее эттрингит может перейти в моносульфат. Время от начала затворения до момента резкого возрастание прочности называется периодом формирования стр-ры. Плотность и пористость образующиеся к концу периода твердой матрицы зависят главным образом от концентрации цемента в цементном тесте, т.е. от В/Ц теста. Большое влияние на св-ва мат-ла оказывает размер зерен, пор, или др. структурных элементов. В процессе формирования стр-ры бетона и ее последующего твердения изменяется не только прочность бетона, но и др. св-ва: пористость, тепловыделение, электропроводность и т.д. Основные типы стр-р: плотная, с пористым заполнителем, ячеистая и зернистая. Плотная состоит из сплошной матрицы твердого мат-ла, в кот-ю вкраплены зерна другого твердого мат-ла. Ячеистая отличается тем, что в сплошной среде твердого мат-ла распределены поры различных размеров в виде отдельных условно замкнутых ячеек. Зернистая представляет собой совокупность скрепленных между собой зерен твердого мат-ла. В зависимости от размера зерен различают макро- и микроструктуру. Макроструктура –структура, вилимая глазом. Основными элементами такой структуры являются крупный заполнитель и цементно-песчаный раствор. Выделяют три механизма формирования макроструктуры:1) адгезия растворной части к заполнителю выше ее когезионной прочности, 2) адгезионная и когезионная прочность примерно равны,3) адгезия растворной части к заполнителю ниже ее когезионной прочности. Микроструктура (микробетон) –видна под микроскопом. Основные элементы: непрореагировавшие зерна цемента, новообразования и микропоры различных размеров.

4. Основные св-ва бетона.(физические )

Прочность – способность сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или других факторов. Марки:М50-М1000. виды прочности бетона: 1) на сжатие, 2) на осевое растяжение, 3)растяжение при изгибе, 4) растяжение при раскалывании. Факторы, влияющие на прочность бетона: 1) статистические – структура бетона серии образцов неоднородна. Из-за этого вводят такие характеристики, как доверительный интервал, область нормального распределения, коэффициент вариации, 2) технологический фактор – параллельность граней образцов, их ровность и шероховатость, условия изготовления и хранения, 3) методический фактор – прочность зависит от конструкции и особенности пресса, скорости нагружения, условий взаимодействия образца и пресса, влажности бетона перед испытанием. Прочность бетона на сжатие больше в 10 раз чем при изгибе и растяжении. Это связано с тем что бетон анизотропный мат-л. Прочность при сжатии определяется на контрольных образцах. Для тяж, лег, ячеис бетонов - эталон образца кубы (15*15*15). Прочность при изгибе на образцах - балочках (15*15*60). Прочность при растяжении на образцах восьмерках

Водонепроницаемость: перемещение воды в бетон под воздействием гидростатического давления, капиллярного давления. (понижается также применением добавок и уменьшением В/Ц).

Теплопроводность: важный фактор теплопров-ти я-я объемный вес (для теплоизол-х меньше 500кг/м3, для конструктивно - теплоиз-х 1400кг/м3). Объемный вес(плотность) харак-т пористость бетона, т.е. степень насыщения объема воздухом. Способы повышения плотности: 1)тщательный подбор зернового состава заполнителя, 2) использование самоуплотняющихся бетонов, 3) использование расширяющихся цементов, 4) тонкодисперсных мин.добавок, 5) уменьшение в/ц.6) использование уплотняющих добавок, 7) уплотнение б.с. механическими способами, 8) использование пеногасителей. Морозостойкость- свойство бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное замораживание-оттаивание. Разрушение происходит в результате превращения воды в лед с увеличением объема на 9%, что создает давление на стенки пор и капилляров, постепенно разрушая структуру бетона. Марка :F назначается в зависимости от условий эксплуатации. Морозостойкость зависит от порового пространства бетона, чем больше в бетоне капиллярных пор, тем больше проникновение воды и ниже морозостойкость.Теплоемкость приобретает значение при расчете теплоустойчивых констр-й. Теплоемкость бетона: 0,18-0,22 ккал/кг. Объемный вес, гигроскопичность, водопоглощение, водонепроницаемость, теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение, деформации б-на, вызываемые процессами взаимодействия вяжущего с водой и изменением влажности твердеющего бетона при изменении гигрометрич. действия среды (проницаем для радиоактивных излучений).

Гигроскопичность. Бетон способен поглощать влагу из воздуха, адсорбцирует ее пов-тью пор и капилляров. Уменьшается гигроскопичность применением гидрофобизирующих добавок.

Водопоглощение: при непосредственном контакте с водой насыщение в рез-те капиллярного подсоса, гидроскопического давления. Снижается повышением плотности и применением ПАВ.

studfiles.net

Вопрос 3 Требования к мелкому заполнителю для тяжелого бетона

Мелкий заполнитель

В качестве мелкого заполнителя для производства бетона используется песок природный, образованный в результате естественного разрушения горных пород, песок дробленый, получаемый путем дробления горной породы и отсевы камнедробления горных пород с наибольшей крупностью зерна не превышающей 5 мм.

В бетоне заполняет поры крупного заполнителя и тем самым уменьшается расход вяжущего на заполнение пор.

Песок в зависимости от значений нормируемых показателей качества (зернового состава, содержания пылевидных и глинистых частиц) подразделяют на два класса, а в зависимости от зернового состава на группы по крупности. I класс - очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний и мелкий; II класс - очень крупный (песок из отсевов дробления), повышенной крупности, крупный, средний, мелкий, очень мелкий, тонкий и очень тонкий. Каждую группу песка характеризуют значением модуля крупности

Очень крупный песок Модуль крупности (Мк) св. 3,5;

Повышенной крупности Мк 3,0 до 3,5

Крупный Мк 2,5-3,0

Средний Мк 2,0-2,5

Мелкий Мк 1,5-2,0

Очень мелкий Мк 1,0-1,5

Зерновой состав песка определяют на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм.

Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений 3-10% в зависимости от крупности песка

Ограничивается содержание органических примесей..

Билет 4

  1. Вопрос 1 Понятия водопоглощения и водостойкости строительных материалов. Экспериментальные методы их определения. Пути повышения водостойкости Водостойкость

  Свойство строительного материала сохранять прочность при насыщении водой. Степень снижения прочности называется коэффициентом размягчения строительного материала и измеряется при предельном насыщении стройматериала влагой. Материалы с коэффициентом размягчения выше 0,8 называются водостойкими и применяются в местах с высокой влажностью.

Водонепроницаемость

  Это свойство стройматериалов пропускать или не пропускать через себя воду под давлением.

  1. ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ Водопоглощение характеризует способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водопоглощение определяется стандартными методами согласно ГОСТ 12730.3-78 Проведение испытания

  1. Образцы (6 штук) помещают в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. Температура воды в емкости должна быть (20 ± 2) °С 2) Образцы укладывают на прокладки так, чтобы высота образца была минимальной (призмы и цилиндры укладывают на бок). 3) Образцы взвешивают через каждые 24 ч водопоглощения на обычных или гидростатических весах с погрешностью не более 0,1 %. При взвешивании на обычных весах образцы, вынутые из воды, предварительно вытирают отжатой влажной тканью. Массу воды, вытекшую из пор образца на чашку весов, следует включать в массу насыщенного образца. 4) Испытание проводят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %. 5) Водопоглощение в % по массе и объемы вычисляют по формулам (3), (4) соответственно.

ВОДОСТОЙКОСТЬ Водостойкостью называется способность материалов сохранять прочность в насыщенном водой состоянии.

Крз = Rнас / Rсух

где Rнас - предел прочности при сжатии образцов, насыщенных водой, МПа; Rсух - предел прочности при сжатии сухих образцов, МПа

studfiles.net

Особые виды бетона

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Высокопрочный бетон

Высокопрочный бетон классов по прочности на сжатие В 80, В115 (Ml000, Ml500) получают на основе высокопрочного порт­ландцемента, промытого песка и щебня[11].

Малоподвижные и жесткие смеси приготовляют с низкими В/Ц = 0,27-0,45 в бетоносмесителях принудительного действия (на­пример, турбинных). Для плотной укладки этих смесей при формо­вании изделий и конструкций используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование, сильное прессо­вание. Значительно облегчают уплотнение суперпластификаторы, не понижающие прочности бетона.

Высокопрочные бетоны являются, как правило, и быстротвер - деющими. Однако для ускоренного достижения отпускной прочно­сти бетона в изделиях обычно требуется тепловая обработка, которая может проводиться по сокращенному режиму. Новые особобыстрот - вердеющие цементы дают возможность обойтись без тепловой обра­ботки, так как бетон достигает нужной прочности в «естественных» условиях твердения при температуре 20-25 °С. Применение высоко­прочных бетонов взамен бетона М400 дает возможность уменьшить расход арматурной стали на 10-12% и сократить объем бетона на 10-30%.

Гидротехнический бетон предназначается для конструкций, находящихся в воде или периодически соприкасающихся с водой, поэтому он должен обладать свойствами, необходимыми для дли­тельной нормальной службы этих конструкций в данных климатиче­ских и эксплуатационных условиях.

Гидротехнический бетон должен иметь минимальную стоимость и удовлетворять требованиям по прочности, долговечности, водо­стойкости, водонепроницаемости, морозостойкости, тепловыделе­нию при твердении, усадке и трещиностойкости. Противоречивые на первый взгляд требования высокого качества и низкой стоимости можно выполнить, если выделить наружную зону массивного со­оружения, подвергающуюся непосредственному влиянию среды, и внутреннюю зону.

Бетон наружной зоны в зависимости от расположения в соору­жении по отношению к уровню воды делят на бетон подводный (на­ходящийся постоянно в воде), переменного уровня воды и надвод­ный, находящийся выше уровня воды.

В самых суровых условиях находится бетон, расположенный в области переменного уровня воды. Он многократно замерзает и от­таивает, находясь все время во влажном состоянии. Это же относит­ся к бетону водосливной грани плотин, морских сооружений (прича­лов, пирсов, молов и т. д.), градирен, служащих для охлаждения обо­ротной воды на тепловых электростанциях, предприятиях металлур­гической и химической промышленности. Этот бетон должен обла­дать высокой плотностью и морозостойкостью. Правильный выбор цемента, применение морозостойких заполнителей, подбор состава плотного бетона и тщательное производство бетонных работ обеспе­чивают получение долговечного бетона.

10 Строительные материалы

Бетон внутренней зоны массивных конструкций защищен на­ружным бетоном от непосредственного воздействия среды. Главное требование к этому бетону — минимальная величина тепловыделе­ния при твердении, так как неравномерный разогрев массива может вызвать образование трещин. Малое тепловыделение имеет шлако­портландцемент, поэтому его и применяют для внутримассивного бетона наряду с пуццолановым портландцементом; эти цементы экономичнее портландцемента и к тому же хорошо противостоят выщелачиванию Са(ОН)2. Требования к физико-механическим свой­ствам бетона внутренней зоны не столь высоки: марки по прочности Ml00, Ml50, по водонепроницаемости W2, W4.

Марку бетона по водонепроницаемости назначают в зависимо­сти от напорного градиента, равного отношению максимального на­пора к толщине конструкций или к толщине бетона наружной зоны конструкции (при наличии зональной разрезки):

Напорный градиент

до 5

5-10

10-12

12 и более

Марка бетона по во­донепроницаемости

W4

W6

W8

W12

Для конструкций с напорным градиентом более 12 на основании опытов могут назначаться марки по водонепроницаемости выше W12.

Стойкость бетона к воздействиям среды определяется комплек­сом его свойств: морозостойкостью, малым водопоглощением, не­большими деформациями усадки.

Марку бетона по морозостойкости назначают в зависимости от климатических условий и числа расчетных циклов попеременного замораживания и оттаивания в течение года. Установлены следую­щие марки гидротехнического бетона по морозостойкости: F100, F150, F200, F300, F400, F500.

Водопоглощение гидротехнического бетона характеризуется ве­личиной капиллярного всасывания при погружении в воду образцов 28-суточного возраста, высушенных до постоянной массы при тем­пературе 105 °С. Водопоглощение бетона зоны переменного уровня воды не должно превышать 5% (от массы высушенных образцов), для бетонов других зон — не более 7%.

Линейная усадка бетона при относительной влажности воздуха 60% и температуре 18 °С в возрасте 28 сут не должна превышать 0,3 мм/м, в возрасте 180 сут — 0,7 мм/м. Предельно допустимые ве­личины набухания установлены: в возрасте 28 сут — 0,1 мм/м, 180 сут — 0,3 мм/м (по сравнению с высушенными до постоянной массы при 60 °С эталонными образцами).

Дорожный бетон

Дорожный бетон предназначен для оснований и покрытий ав­томобильных дорог и аэродромов. Покрытие работает на изгиб как плита на упругом основании, поэтому основной прочностной характе­ристикой бетона является проектная марка на растяжение при изгибе.

Крупный заполнитель (щебень, гравий, щебень из шлака) обяза­тельно проверяют на износостойкость в полочном барабане: она нормируется в соответствии с назначением бетона.

Бетон дорожных покрытий подвергается совместному действию воды и мороза при одновременном влиянии солей, использующихся для предотвращения обледенения и облегчения очистки дорог от льда. Поэтому бетон однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий должен иметь необходимую морозостойкость: в суровом климате — не ниже 200; в умеренном — 150; в мягком — 100.

Чтобы получить морозостойкий бетон, применяют портландце­мент М500 с содержанием трехкальциевого алюмината не более 10%, гидрофобный и пластифицированный портландцементы, а В/Ц бетона ограничивают пределом 0,5-0,55. Бетон оснований дорожных покрытий изготовляют на портландцементе М300 и М400 и шлако­портландцементе. Начало схватывания цемента должно быть не ра­нее 2 ч, поскольку дорожный бетон нередко приходится перевозить на большие расстояния.

Для декоративных целей при устройстве пешеходных перехо­дов, разделительных полос на дорожных покрытиях, парковых до­рожек, а также изготовлении элементов городского благоустройства используют цветные бетоны. Такие бетоны получают при введении в бетонную смесь щелоче - и светостойких пигментов в количестве

8.. . 10% от массы цемента (охра, мумия, сурик и др.) или примене­нии цветных цементов. В отдельных случаях используют заполните­ли, обладающие необходимым цветом, например туфы, красные кварциты, мрамор и другие окрашенные горные породы.

Жаростойкий бетон

Жаростойкий бетон предназначается для промышленных агре­гатов (облицовки котлов, футеровки печей и т. п.) и строительных конструкций, подверженных нагреванию (например, для дымовых труб). При действии высокой температуры на цементный камень происходит обезвоживание кристаллогидратов и разложение гидро­ксида кальция с образованием СаО. Оксид кальция при воздействии влаги гидратируется с увеличением объема и вызывает растрескива­ние бетона. Поэтому в жаростойкий бетон на портландцементе вво­дят тонко измельченные материалы, содержащие активный кремне­зем Si02, который реагирует с СаО при температуре 700-900 °С и в результате химических реакций, протекающих в твердом состоянии, связывает оксид кальция.

Жаростойкий бетон изготовляют на портландцементе с активной минеральной добавкой (пемзы, золы, доменного гранулированного шлака, шамота). Шлакопортландцемент уже содержит добавку до­менного гранулированного шлака и может успешно применяться при температурах до 700 °С. Портландцемент и шлакопортландцемент нельзя применять для жаростойкого бетона, подвергающегося ки­слой коррозии (например, действию сернистого ангидрида в дымо­вых трубах). В этом случае следует применить бетон на жидком стекле. Он хорошо противостоит кислотной коррозии и сохраняет свою прочность при нагреве до 1000 °С.

Глиноземистый цемент можно применять без тонкомолотой до­бавки, поскольку при его твердении не образуется гидроксид каль­ция. Еще большей огнеупорностью (не ниже 1580 °С) обладает вы­сокоглиноземистый цемент с содержанием глинозема 65-80%; в со­четании с высокоогнеупорным заполнителем его применяют при температурах до 1700 °С.

Столь же высокой огнеупорности позволяют достигнуть фос­фатные и алюмофосфатные связующие: фосфорная кислота Н3РО4, алюмофосфаты А1(Н2Р04)3 и магнийфосфаты Mg(h3P04)2. Жаро­стойкие бетоны на фосфатных связующих можно применять при температурах до 1700 °С, они имеют небольшую огневую усадку, термически стойки, хорошо сопротивляются истиранию.

Заполнитель для жаростойкого бетона должен быть не только стойким при высоких температурах, но и обладать равномерным температурным расширением.

Бескварцевые изверженные горные породы, как плотные (сие­нит, диорит, диабаз, габбро), так и пористые (пемза, вулканические туфы, пеплы), можно использовать для жаростойкого бетона, при­меняемого при температурах до 700°С.

Для бетона, работающего при температурах 700-900°С, целесо­образно применять бой обычного глиняного кирпича и доменные отвальные шлаки с модулем основности не более 1, не подвержен­ные распаду.

При более высоких температурах заполнителем служат огне­упорные материалы, кусковой шамот, хромитовая руда, бой шамот­ных, хроммагнезитовых и других огнеупорных изделий.

Легкий жаростойкий бетон на пористом заполнителе имеет плотность менее 2100 кг/м3, его теплопроводность в 1,5-2 раза меньше, чем у тяжелого бетона. Применяют пористые заполнители, выдерживающие действие высоких температур (700-1000 °С): ке­рамзит, вспученный перлит, вермикулит, вулканический туф.

Ячеистый жаростойкий бетон отличается небольшой массой (500-1200 кг/м3) и малой теплопроводностью.

Сборные элементы и монолитные конструкции из жаростойкого бетона широко применяют в различных отраслях промышленности: энергетической, черной и цветной металлургии, в химической и нефтеперерабатывающей, в производстве строительных материалов; используют взамен полукислых и шамотных изделий, предназначен­ных для температур 800-1400 °С, а также вместо высокоогнеупор­ных изделий при температуре выше 1400 °С.

Кислотоупорный бетон

Вяжущим для кислотоупорного бетона является жидкое стекло с полимерной добавкой. Для повышения плотности бетона вводят наполнители: кислотостойкие минеральные порошки, получаемые измельчением чистого кварцевого песка, андезита, базальта, диабаза и т. п. В качестве отвердителя используют кремнефтористый натрий (Na2SiF6), а в качестве заполнителя — кварцевый песок, щебень из гранита, кварцита, андезита и других стойких пород. После укладки с вибрированием бетон выдерживает не менее 10 сут на воздухе (без поливки) при 15-20 °С. После отвердевания рекомендуется поверх­ность бетона «окислить», т. е. смочить раствором серной или соляной кислот. Кислотоупорный бетон хорошо выдерживает действие кон­центрированных кислот; вода разрушает его за 5-10 лет, щелочные растворы разрушают быстрее. Кислотоупорный бетон применяют в качестве защитных слоев (футеровок) по железобетону и металлу.

Бетон для защиты от радиоактивного воздействия

Бетоны, применяемые для защиты от радиоактивных воздей­ствий, должны иметь возможно большую плотность бетона и опре­деленное содержание водорода — обычно в виде воды, связанной с вяжущим.

Вяжущим служит портландцемент или шлакопортландцемент, который выделяет при гидратации немного тепла и поэтому хорошо зарекомендовал себя в массивных защитных конструкциях.

В качестве заполнителей используют тяжелые природные или искусственные материалы. Для особо тяжелого бетона применяют в качестве заполнителя близкие по своим свойствам железные руды — магнетит (Fe304) и гематит (Fe203) с содержанием железа не менее 60%. Бурый железняк (лимонит) Fc203 nh30 позволяет значительно

293

повысить содержание связанной воды в гидратном бетоне. Барито­вые руды (или барит), содержащие около 80% сульфата бария (BaS04), применяют как мелкий и крупный заполнитель.

Металлический крупный заполнитель получают из отходов ме­таллообрабатывающих заводов, мелким заполнителем служит квар­цевый или лимонитовый песок, а также чугунная дробь. Свинцовая дробь дорогая, и ее применяют при малой толщине защиты, для за­делки отверстий в конструкциях, когда требуется бетон с повышен­ными защитными свойствами. Плотность бетона на металлическом заполнителе достигает 6000 кг/м3.

Бетон должен иметь заданную марку по прочности и относи­тельно низкий модуль упругости, что позволяет снизить величину растягивающих напряжений во внешней зоне защиты, вызываемых односторонним нагревом. Кроме того, бетон, расположенный у ак­тивного корпуса реактора, должен обладать достаточной стойкостью к воздействию излучений, быть огнестойким и жаростойким даже при температурах, возможных при аварийном режиме реактора. Для массивных конструкций желательны меньшая теплота гидратации цемента и минимальная усадка бетона (для предотвращения темпе­ратурных и усадочных трещин), а также небольшая величина коэф­фициента температурного расширения.

Механические свойства особо тяжелых магнетитового, гемати­тового, лимонитового и баритового бетонов близки. Особо тяжелый бетон имеет марки по прочности М100, М200 и М300, при этом мар­ки на осевое растяжение составляют 10, 20.

В качестве дополнительной характеристики бетона, которую учитывают в расчете толщины защиты, подбирают количество свя­занной воды исходя из того, что она связывается цементом или вхо­дит в состав заполнителя (лимонита, серпентина).

Мелкозернистый бетон

Мелкозернистый бетон не содержит крупного заполнителя. Его применяют при изготовлении тонкостенных, в том числе армоце - ментных конструкций. Свойства мелкозернистого бетона характери­зуются теми же факторами, что и обычный бетон. Однако из-за от­сутствия крупного заполнителя увеличивается водопотребность бе­тонной смеси и, чтобы получить равнопрочный бетон и равнопо­движную бетонную смесь, расход цемента увеличивают на 20-40% по сравнению с обычным бетоном. Снижение расхода цемента воз-

294

можно за счет применения высокопрочного песка, суперпластифика­тора, усиленного уплотнения.

Мелкозернистый бетон имеет повышенную прочность на изгиб, хорошую водонепроницаемость и морозостойкость. Повышение эф­фективности мелкозернистого бетона возможно за счет использова­ния отходов зол ТЭС и основных шлаков литейного производства. Мелкозернистый бетон широко применяется при изготовлении си­ликатных изделий автоклавного твердения.

Серный бетон

Серный бетон представляет собой смесь сухих заполнителей — щебня, песка, минеральной муки, нагретых до 140-150 °С, и рас­плавленного серного вяжущего при температуре перемешивания 145-155 °С. Использование серы в строительстве известно с середи­ны прошлого века: в виде растворов и мастик для заливки швов каменных кладок, для заделки металлических стоек перил лестничных маршей и заделки металлических связей каменных конструкций взамен расплавленного свинца.

Процесс получения серного бетона основан на свойстве серы изменять свою вязкость при различной температуре — при 119— 122 °С сера полностью переходит из кристаллического состояния в расплав. В качестве заполнителей используют кислотоупорный це­мент, андезитовую или кварцевую муку, кварцевый песок и другие кислотостойкие минеральные наполнители. Во многих странах сер­ный бетон применяют для изготовления свай, фундаментов, емко­стей, покрытий дорог и химостойких полов.

Одним из факторов, сдерживающих широкое внедрение серного бетона в нашей стране, является его стоимость, которая выше, при­мерно в 2 раза стоимости бетона на портландцементе. Однако имеет­ся много химических предприятий, располагающих отходами, со­держащими от 25 до 80% технической серы. Также большое количе­ство серосодержащих отходов образуется при добыче серы.

Использование серосодержащих отходов для серных бетонов, с одной стороны, позволит решить проблему сырья, а с другой — ох­раны окружающей среды.

Бетон на шлакощелочных вяжущих

Шлакощелочное вяжущее представляет собой гидравлическое вяжущее вещество, получаемое на основе шлаков черной или цвет­ной металлургии, домолотых совместно с высокомодульными до­бавками феррохромового шлака, белитовых шламов, высококаль­циевых зол-уноса ТЭС (или без них), затворенных растворами ще­лочных металлов натрия или калия, дающих в водных растворах ще­лочную реакцию (жидкое стекло). Применяют заполнители из гор­ных пород, а также техногенных твердых отходов. В отличие от це­ментного шлакощелочное вяжущее активно взаимодействует с ми­неральными заполнителями. По своим свойствам бетоны на шлако­щелочных вяжущих не уступают цементным, но имеют повышен­ную жаро - и химическую стойкость.

Бетон, упрочненный волокнами

Дисперсно-армированный бетон (фибробетон) представляет собой композиционный материал, упрочненный волокнами. В нем невысокая прочность на растяжение и пластичность матрицы (бето­на) сочетается с высокомодульным волокном, обладающим высокой прочностью на разрыв. Эффективность армирования короткими во­локнами зависит от ориентации волокон к действию растягивающих усилий и при перпендикулярной ориентации составляет 40-50%, а при объемно-произвольной — лишь около 20% по отношению к па­раллельной ориентации. Волокна препятствуют развитию усадочных трещин, повышают прочность сцепления стержневой арматуры с бетоном примерно на 40%.

Волокна должны быть стойкими в щелочной среде цементного раствора или бетона. В зависимости от конструкций применяют во­локна минеральные (стеклянные — из бесщелочного стекла, базаль­товые, кварцевые и др.), металлические (преимущественно из обыч­ной или нержавеющей стали), синтетические (пропиленовые, капро­новые и др.).

Вопросы для самоконтроля

1. Бетон как композиционный материал. Влияние вида заполни­теля на структуру и среднюю плотность бетона.

2. Связь реологических и технических свойств бетонной смеси; классификация смесей по показателям удобоукладываемости.

296

3. Применение пластификаторов для регулирования удобоукла - дываемости бетонной смеси и экономии цемента.

4. Основной закон прочности бетона, его физический смысл и математическое выражение.

5. Эффективность легких бетонов (на пористом заполнителе и ячеистого) по сравнению с тяжелым бетоном.

6. Для чего нужен статистический контроль прочности бетона? Объясните основные понятия: класс прочности бетона, коэффициент вариации прочности, средний уровень прочности. Почему состав бетона определяют исходя из среднего уровня прочности?

В связи с развитием промышленности состояние окружающей среды каждый год ухудшается. Главный вопрос, который стоит перед человечеством: как уберечь природу от пагубного воздействия человека? Эта проблема касается всех сфер человеческой …

Для приготовления асфальтовых растворов и бетонов применя­ют асфальтовое вяжущее, представляющее смесь нефтяного биту­ма с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доло­мита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только уменьшает расход битума, но …

Деготь представляет собой густую вязкую массу черно­коричневого цвета, образующуюся при нагревании без доступа воз­духа твердых видов топлива (каменного и бурого углей, горючего сланца, торфа, древесины). В строительстве применяют главным об­разом …

msd.com.ua


Смотрите также